Uran (zbiorczo)

[Slavin]

Jaki zapach mają zielone chmury zapomnianego Urana?



Siarkowodór H2S to jest cuchnący gaz który nadaje zgniłym jajkom charakterystycznego smrodliwego zapachu i dominuje on górne warstwy zielonej atmosfery zapomnianego zielonego Urana.

Opierając się na wielu szczegółowych spektroskopowych obserwacjach tej zielonej planety przeprowadzonych za pomocą teleskopu naziemnego Gemini North zdumieni astronomowie odkryli ten mdlący gaz w wyższych warstwach zielonych chmur tego lodowego olbrzyma, przedostatniej siódmej planety Układu Słonecznego.

Nawet po wielu dziesięcioleciach wielu naziemnych obserwacji teleskopowych i po szybkiej/krótkiej wizycie badawczej sondy Voyager 2 zapomniany zielony Uran wciąż zachowywał dla siebie przynajmniej jeden istotny sekret czyli skład chemiczny swoich zielonych chmur.

Teraz udało się potwierdzić jeden z wielu kluczowych chemicznych elementów z których zbudowane są pokrywające zapomnianą planetę jej zielone chmury.

Patrick Irwin z Uniwersytetu Oksfordzkiego w Wielkiej Brytanii wraz ze swoimi wieloma współpracownikami z całego świata spektroskopowo zbadali niewidoczne promieniowanie podczerwone pochodzące z Urana a zarejestrowane na Ziemi za pomocą 8-metrowego naziemnego teleskopu Gemini North stojącego na szczycie wygasłego wulkanu Maunakea na Hawajach.

W danych zdumieni badacze niespodziewanie odkryli siarkowodór H2S zalegający w pobliżu szczytów chmur błękitnej planety.

Długo poszukiwane dowody naukowe na obecność tego cuchnącego gazu w zielonej atmosferze oficjalnie opublikowano dnia 23 kwietnia w prestiżowym periodyku Nature Astronomy.

Teleskop naziemny Gemini North oraz spektrometr podczerwony NIFS (Near-Infrared Integral Field Spectrometer) pozwoliły badaczom detalicznie zbadać promieniowanie słoneczne odbite od atmosferycznego regionu bezpośrednio nad główną widoczną warstwą chmur w atmosferze Urana.

„Chociaż linie które próbowaliśmy tam wykryć były ledwo widoczne mimo to byliśmy w stanie bezsprzecznie je wykryć dzięki wysokiej czułości NIFS na naziemnym teleskopie Gemini North i rewelacyjnym warunkom atmosferycznym panującym na hawajskim Maunakea” mówi Iwrin.

„Chociaż wiedzieliśmy że owe linie będą tuż na granicy wykrywalności mimo to postanowiliśmy spróbować ich poszukać w danych zebranych z teleskopu Gemini North”.

„Ta naukowa praca stanowi innowacyjny sposób dodatkowego wykorzystania instrumentu pierwotnie/oryginalnie zaprojektowanego tylko do badania wybuchowego środowiska wokół potężnych czarnych dziur w centrach odległych galaktyk” mówi Chris Davis z amerykańskiego National Science Foundation.

„Wykorzystanie NIFS do naukowego rozwiązania jednej z wielu odwiecznych tajemnic Układu Słonecznego stanowi ogromne rozszerzenie pola jego dotychczasowego wąskiego działania” dodaje Davis.

Astronomowie od dawna zastanawiali się nad składem chemicznym zielonych chmur Urana oraz nad tym czy to siarkowodór H2S czy to amoniak NH3 chemicznie dominują w górnych warstwach ichniejszych uranowych chmur, jednak nigdy wcześniej nie udało się badaczom zdobyć wyraźnych naukowych dowodów na korzyść jednego z nich.

„Teraz dzięki lepszym danym wskazującym chemiczne linie absorpcyjne smrodliwego siarkowodoru H2S oraz fantastycznym widmom uzyskanym za pomocą naziemnego teleskopu Gemini North uzyskaliśmy chemiczne odciski palców które pozwoliły nam ustalić ewidentnego winnego”.

Wykrycie smrodliwego siarkowodoru H2S wysoko w zielonych chmurach zielonego Urana (i prawdopodobnie dalszego niebieskiego Neptuna) wyraźnie je odróżnia chemicznie od dwóch bliższych Słońcu i większych rozmiarowo gazowych olbrzymów: Jowisza i Saturna na których nad ich chmurami w ogóle dotychczas jeszcze nie zarejestrowano żadnego ichniejszego siarkowodoru H2S a gdzie jest za to sporo ichniejszego amoniaku NH3.
W znacznej części górne warstwy lodowatych chmur zarówno Jowisza i Saturna składają się z lodowego amoniaku NH3 ale wydaje się że w specyficznym przypadku odleglejszego zielonego Urana już tak nie jest.
Te wyraźne chemiczne różnice w ich składzie chemicznym rzucają nowe światło na liczne naukowe pytania o chemiczno-fizyczne procesy formowania się 8 planet w tym Układzie Słonecznym.

[Orionid]

Cataclysmic collision shaped Uranus’ evolution
(3 July 2018) DURHAM UNIVERSITY

Uranus was hit by a massive object roughly twice the size of Earth that caused the planet to tilt and could explain its freezing temperatures, according to new research.

Astronomers at Durham University led an international team of experts to investigate how Uranus came to be tilted on its side and what consequences a giant impact would have had on the planet’s evolution.

The team ran the first high-resolution computer simulations of different massive collisions with the ice giant to try to work out how the planet evolved.

The research confirms a previous study that said Uranus’ tilted position was caused by a collision with a massive object – most likely a young proto-planet made of rock and ice - during the formation of the solar system about 4 billion years ago.

The simulations also suggested that debris from the impactor could form a thin shell near the edge of the planet's ice layer and trap the heat emanating from Uranus’ core. The trapping of this internal heat could in part help explain Uranus’ extremely cold temperature of the planet’s outer atmosphere (-216 degrees Celsius, -357 degrees Fahrenheit), the researchers said. (...)
https://www.dur.ac.uk/research/news/item/?itemno=35167
https://eurekalert.org/pub_releases/2018-07/du-cs070218.php

Uran zderzył się kiedyś z obiektem większym od Ziemi
06.07.2018

W początkowym okresie formowania się Układu Słonecznego w planetę Uran uderzył obiekt (protoplaneta) o masie co najmniej dwukrotnie większej niż ziemska. Może to tłumaczyć dziwne nachylenie osi obrotu Urana i niezwykle niskie temperatury jej zewnętrznej atmosfery – informuje brytyjski Durham University.

Uran jest siódmą planetą w Układzie Słonecznym według odległości od Słońca. Jego unikatową cechą jest takie nachylenie osi obrotu, że znajduje się ona prawie w płaszczyźnie orbity. Oznacza to, że jego bieguny północy i południowy znajdują się w miejscu, w którym u pozostałych planet mamy równik.

Międzynarodowy zespół badawczy, którym kierował Jacob Kegerreis, doktorant z Durham University, przeprowadził symulacje komputerowe kolizji Urana z różnymi masywnymi obiektami, aby sprawdzić co spowodowało, że obecnie ma on nietypowo nachyloną oś obrotu. Zweryfikowano w ten sposób ponad 50 różnych scenariuszy zderzeń, do obliczeń używając superkomputera.

Badania potwierdziły wcześniejsze wyniki, że przyczyną tak dużego nachylenia jest kolizja z dużym obiektem. Najprawdopodobniej była to protoplaneta zbudowana ze skał i lodu, a zdarzenie nastąpiło w okresie formowania się Układu Słonecznego, około 4 miliardy lat temu. Masa impaktora była co najmniej dwa razy większa niż masa Ziemi.

Symulacja przewiduje także, że pozostałości po impaktorze mogły utworzyć cienką warstwę w pobliżu brzegu lodowej warstwy planety i uwięzić ciepło wypromieniowywane z jądra Urana. Mogłoby to częściowo tłumaczyć niezwykle niską temperaturę zewnętrznej atmosfery planety (minus 216 stopni Celsjusza).

Po kolizji planeta mogła też utracić swoją atmosferę w przestrzeni kosmicznej, ale udało jej się odzyskać znaczną część. Efektem kolizji może być też powstanie pierścieni i księżyców Urana. Katastrofa spowodowała wyrzucenie skał i lodu na orbitę wokół planety. Z upływem czasu utworzyły one najbardziej wewnętrzne z księżyców. Zapewne wpłynęła też na orbity istniejących już księżyców, o ile takowe były obecne przed uderzeniem.

Kolejną kwestią, którą może wyjaśnić kolizja, jest nachylone i niecentralne pole magnetyczne Urana. Przyczyną takich jego własności może być wytworzenie obszarów stopionego lodu i skał we wnętrzu planety.

Jak wskazują badacze, Uran jest podobny do najpowszechniejszego typu planet pozasłonecznych (egzoplanet). Poznanie jego przeszłości pomoże więc też w zrozumieniu ewolucji i budowy tych pozaziemskich światów.

Wyniki badań opisano w artykule, który ukazał się w czasopiśmie „The Astrophysical Journal”. (PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C30123%2Curan-zderzyl-sie-kiedys-z-obiektem-wiekszym-od-ziemi.html

[Orionid]

Symulacja katastrofy


A big space crash likely made Uranus lopsided
December 21, 2018 by Seth Borenstein


This image made from video provided by Durham University astronomy researcher Jacob Kegerreis shows a computer simulation generated by the open-source code SWIFT that depicts an object crashing into the planet Uranus. Kegerreis says the detailed simulations show that the collision and reshaping of Uranus 3 billion to 4 billion years ago likely caused the massive planet to tilt about 90 degrees on its side. (Jacob A. Kegerreis/Durham University via AP)
https://phys.org/news/2018-12-big-space-uranus-lopsided.html

[kanarkusmaximus]

Bardzo ciekawa animacja!

[Orionid]

Dopiero teraz odkryto, że mijając Urana, Voyager 2 przeleciał przez bąbel magnetyczny, który mógł wyrzucać atmosferę Urana w przestrzeń kosmiczną.

Revisiting Decades-Old Voyager 2 Data, Scientists Find One More Secret
MARCH 25, 2020

(...) Unbeknownst to the entire space physics community, 34 years ago Voyager 2 flew through a plasmoid, a giant magnetic bubble that may have been whisking Uranus' atmosphere out to space. The finding, reported in Geophysical Research Letters, raises new questions about the planet's one-of-a-kind magnetic environment. (...)
https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7623


Ponowna analiza danych z sondy Voyager 2 ujawniła nieznany sekret Urana
02.04.2020


Zdjęcie Urana wykonane przez sondę Voyager 2 w dniu 14 stycznia 1986 roku. Swój niebieski kolor planeta zawdzięcza metanowi zawartemu w atmosferze, który absorbuje czerwoną część widma. Źródło: NASA/JPL-Caltech.

W pobliżu Urana mogą występować plazmoidy, czyli gigantyczne bąble magnetyczne z plazmą. Naukowcy uzyskali na to dowód analizując dane sprzed kilkudziesięciu lat, zebrane podczas przelotu sondy Voyager 2 koło tej planety w 1986 r. - ponformowała NASA.

Voyager 2 to automatyczna amerykańska sonda wystrzelona z Ziemi w 1977 roku. Przeleciała obok Jowisza, Saturna, Urana, Neptuna, a obecnie znajduje się już poza Układem Słoneczny w otwartej przestrzeni międzygwiazdowej.

Urana sonda minęła 24 stycznia 1986 r., przelatując 81433 kilometrów od górnych wierzchołków chmur tej gazowej planety. Wtedy odkryto m.in. dwa nowe pierścienie, 11 nowych księżyców i zmierzono temperaturę minus 214 stopni Celsjusza.

Zebrane wówczas dane na temat Urana to jak dotąd jedyne pomiary wykonane z bliska dla tej planety. Ponowna analiza danych po ponad trzydziestu latach pozwoliła na odkrycie jeszcze jednego sekretu Urana. Okazuje się, że sonda przeleciała wtedy przez plazmoid – skupisko plazmy, gigantyczny bąbel magnetyczny, który mógł unosić atmosferę planety w przestrzeń kosmiczną.

Wiadomo, iż atmosfery wszystkich planet w Układzie Słonecznym stopniowo uciekają w przestrzeń kosmiczną. Z Wenus wypływa wodór, który dołącza do strumienia cząstek wiatru słonecznego. Jowisz i Saturn wyrzucają w kosmos kule elektrycznie naładowanego „powietrza”. Nawet Ziemia traci atmosferę w przestrzeń kosmiczną. Nie ma jednak powodu do obaw, proces ten jest bardzo powolny, nie mający znaczenia w ludzkich skalach czasu. Ale przykładem, że w skali miliardów lat utrata atmosfery ma znaczenie dla losu planety jest Mars – naukowcy sądzą, że kiedyś był on wilgotną planetą z grubą atmosferą, a obecnie to pustynny świat z cienką i rzadką atmosferą w porównaniu do ziemskiej.

O ile latach 80. niewiele o tym wiedziano, to obecnie plazmoidy są uznawane za istotny element procesów utraty masy przez planety. Te olbrzymie bąble plazmy (naładowanego elektrycznie gazu) odrywają się od końca magnetycznego „ogona” planetarnej magnetosfery. W dłuższych skalach czasu plazmoidy mogą wysysać jony z atmosfery planety. Plazmoidy obserwowano w przypadku Ziemi i innych planet, ale do tej pory nie było takich obserwacji fla Urana.

Porównując dane z plazmoidami obserwowanymi w pobliżu Jowisza, Saturna i Merkurego, naukowcy szacują, że ten w pobliżu Urana miał cylindryczny kształt i rozmiary 204 tysięcy kilometrów na 403 tysiące kilometrów. Przypuszczalnie składał się z naładowanych cząstek, głównie ze zjonizowanego wodoru.

Lot Voyagera 2 przez plazmoid trwał 60 sekund z obejmującego 45 godzin przelotu lotu sondy w pobliżu Urana. Ujawnił się jako szybki skok w górę wskazać z magnetometru. „Ale gdyby narysować go w 3D, wyglądałby jak walec” – tłumaczy Dan Gershman z Goddard Space Flight Center, naukowiec zaangażowany w badania. Według jego szacunków, plazmoidy mogą odpowiadać za od 15 do nawet 55 procent utraconej masy atmosfery Urana.

Naukowcy analizowali stare dane z sondy Voyager 2 w ramach opracowywania planów nowej misji kosmicznej do zbadania Urania i Neptuna. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „Geophysical Research Letters”. (PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C81510%2Cponowna-analiza-danych-z-sondy-voyager-2-ujawnila-nieznany-sekret-urana.html

[Marek B]

https://eos.org/articles/the-ice-giant-spacecraft-of-our-dreams

[station]

https://eos.org/articles/the-ice-giant-spacecraft-of-our-dreams

Tak oglądając kolejny marzycielski obrazek zastanawiam się jak samodzielny musiałby być taki rover, który wylądowałby np. na Oberonie czy Tytanii i miał przeprowadzić tam badania. O sterowaniu w czasie rzeczywistym - wiadomo - mowy nie ma, tutaj nawet nie ma co porównywać do łazików marsjańskich. Na ile musiałaby być i musi zaawansowana sztuczna inteligencja takiego robota aby mógł on w stanie sam decydować którędy jechać, co wybrać do badań. Pomijam już fakt jak długo trwałaby sesja ciągłej naprzemiennej wymiany danych pomiędzy Ziemią a miejscem badań. Ktoś powie - no ale przecież NASA szykuje już misję na Tytana (Dragonfly). Trzeba jednak dodać, że Uran jest 2 x dalej od Słońca niż Saturn. Swoją drogą - rozpatrując misję w system Urana - wiele będzie zależeć od tego jak swój niesamowicie - nieukrywajmy - zaawansowany test - zda właśnie Dragonfly, zdecydowanie do tej pory największe wyzwanie dla planistów i inżynierów, przy których obecne powierzchniowe misje marsjańskie to całkowita bułka z masłem.

[Marek B]

Wydaje mi się że taka misja jak w za linkowanym tekście jest jak najbardziej technicznie wykonalna, tylko wszystko kwestią kasy. W sumie to cała nadzieja w Chińczykach, że pójdą w jakąś rywalizacje ideolo, przy której nauka zyska. Oba lodowe giganty (Uran plus Neptun) są do wzięcia, i w sumie program naukowy nie musi być specjalnie zaawansowany. W zasadzie na bazie dużej ilości zdjęć i dość podstawowych informacji, można wyprodukować sukces. Do tego trochę publikacji plus nazw odkrytych formacji po chińsku.

[Orionid]

Uran – ważny dla zrozumienia innych układów planetarnych
BY KRZYSZTOF KANAWKA ON 28 SIERPNIA 2020

(...) Poniższe nagranie, przygotowane przez Instytut SETI, prezentuje dyskusję na temat możliwości przeprowadzenia nowej misji do Urana. Naukowcy postulują nie “chwilowy” przelot, ale właśnie orbitera, który przez przynajmniej kilka lat by krążył wokół Urana.


(...)
https://kosmonauta.net/2020/08/uran-wazny-dla-zrozumienia-innych-ukladow-planetarnych/

[station]

Marząc o misji w system Urana popłynąłem nieco mocno do przodu i postanowiłem stworzyć render o nazwie "Titania Explorer" btw. łazik wygląda nieco znajomo. 

[station]

Bardzo ciekawe opracowanie obejmujące potencjalny cel badań w misji clasy New Frontiers

https://drive.google.com/file/d/1YL_-_y5lSgkeUJusVo5KH0-GpXiZrp7k/view

[ekoplaneta]

Jeśli orbiter Urana zmieści się w klasie New Frontiers to NASA powinna ten projekt przyklepać! Jeśli dobrze pójdzie to razem z Trident udostepnii nam to nowe dane o tych planetach od czasów Voyagera. Tylko szkoda, że orbiter miałby dolecieć do Neptuna na za dwadzieścia lat od dziś 

[station]

Jeśli orbiter Urana zmieści się w klasie New Frontiers to NASA powinna ten projekt przyklepać! Jeśli dobrze pójdzie to razem z Trident udostepnii nam to nowe dane o tych planetach od czasów Voyagera. Tylko szkoda, że orbiter miałby dolecieć do Neptuna na za dwadzieścia lat od dziś 

No niestety, stąd ten pomysł na flyby w ramach Trident.... Mimo wszystko, skoro mielibyśmy czekać 20 lat na rozpoczęcie tak naprawdę badań przez orbiter NF, to chyba w takim przypadku lepszy rydz niż nic czyli jednak ten przelot w ciągu 9 lat.

[ekoplaneta]

No niestety, stąd ten pomysł na flyby w ramach Trident.... Mimo wszystko, skoro mielibyśmy czekać 20 lat na rozpoczęcie tak naprawdę badań przez orbiter NF, to chyba w takim przypadku lepszy rydz niż nic czyli jednak ten przelot w ciągu 9 lat.

A może zastosować wyjście pośrednie- szybki przelot koło Neptuna i orbiter Urana?
Może zanim takie misje polecą na konwencjonalnych rakietach to Starship pomoże nam szybciej wysłać te sondy?  Tylko, że wtedy człon paliwowy musiałby być większy, żeby z większej prędkości odpowiednio wyhamować przed orbitacją wokół tych planet.

[station]

Obawiam się jednak, że mechaniki nieba (ukłądu słonecznego) się niestety nie przeskoczy i orbitacja próbnika tak czy owak wymagałaby kilkukrotnego przelotu obok np. Wenus, Ziemi, potem Jowisza, który ostatecznie nakierowałby i przyspieszyłby próbnik na Urana. Co innego trajektoria flyby gdzie po torze parabolicznym wystarczy właściwie chyba tylko jedna asysta grawitacyjna (sam wiesz kogo czyli niezawodnego "odkurzacza-przyspieszacza").